节约钢筋、混凝土且受力合理的框架核心筒结构布置形式的制作方法

本发明涉及高层建筑的结构设计领域，具体是一种节约钢筋、混凝土且受力合理的框架核心筒结构布置形式。

背景技术：

框架-核心筒结构是高层建筑、超高层建筑常用的结构形式，该形式具有抗侧刚度大、空间布置灵活、具有多道防线等特点。在地震作用和风荷载作用下，框架结构的变形特征是剪切变形：建筑下部层间位移较大，上部层间位移相对较小，最大层间位移多出现在建筑的下部。而钢筋混凝土筒体的抗侧移刚度比框架结构大得多，在水平荷载作用下变形呈弯曲型，建筑的层间位移上部较大、下部较小，最大层间位移反而多出现在建筑的上部。框架-核心筒结构兼有框架结构延性好的优点和剪力墙结构抗侧移刚度大的特点。外框架结构和核心筒结构通过楼板和框架梁连接使得两者协同受力，结构下部框架由于核心筒的约束作用，使结构下部层间位移减小，是弯曲变形特点；在结构上部，框架层间位移相对较小，协同工作使得筒体向外弯曲程度减小，结构上部剪力墙层间位移减小，是剪切变形特点，侧移曲线兼有这两种结构的特点，是弯剪型。由于筒体与框架在下部和上部相互约束较强，在中部相互约束较弱，框架-核心筒结构在水平荷载作用下最大层间位移一般出现在结构中部，因此，框架-核心筒结构最薄弱的部位是整栋建筑的中部；现有的框架-核心筒结构，往往通过加大建筑中部的核心筒（剪力墙）厚度来克服这一薄弱问题，增加核心筒厚度会增大结构自重，同时也增加核心筒配筋率，使建筑有效使用空间减少。

然而，为了克服上述中部结构薄弱的问题，《工业建筑》2018年增刊48卷中的《高层建筑框架-核心筒结构设计方案抗震性能分析研究》一文给出了另一种研究方向。

技术实现要素：

本发明的目的在于为框架-核心筒中部结构薄弱问题，并提另一种解决方案。

为了达到上述目的，本发明是这样实现的：

一种框架核心筒结构，将整栋建筑结构划分为上部结构、中部结构和下部结构三段，其中，下部结构是指建筑的裙楼部分（一般情况下5层及5层以下），上部结构一般情况下是指建筑顶层往下1~8层，其余为中部结构，其中，上部结构和下部结构中的楼层层高高于初始楼层设计标高5%~20%，中部结构中的楼层层高低于初始楼层设计标高5%~20%。

本框架核心筒结构的设计思路是：根据框架-核心筒结构的变性特点，最大层间位移出现在结构中部，因此在结构设计时，增大整栋结构的中部刚度，达到减小层间位移的目的。根据上述目的，对整栋结构中的下部结构和上部结构，增大层高来适当减少结构的刚度，增大建筑使用空间；结构中部因框架和核心筒相互约束较弱，层间位移相对较大，因此对结构中部适当减小层高，增加楼层层数，以增加结构刚度，增加建筑使用面积，减少核心筒钢筋使用量。本方案中，建筑上部、中部和下部位置是相对的，上部、中部和下部之间没有明确的界限，建筑上部层高、中部层高和下层层高也是相对的（比如建筑下部层高5米，中部层高3.5米，上部层高5.6米，中间层高相对较小，下部和上部层高相对较大）。

该方案布置形式符合框架-核心筒结构受力形式，在建筑上部和下部，框架与核心筒相互约束较强，刚度较大，故适当增大层高来减少结构刚度；在建筑中部，框架与核心筒相互约束较弱，故通过适当减小层高的方式增大结构刚度。通过实际工程对该方案进行计算，该方案核心筒配筋率减小5.98kg/m²，详见论文《高层建筑框架-核心筒结构设计方案抗震性能分析研究》。

采用该方法，可以使核心筒剪力墙厚度适当减小，不但减少混凝土使用量、减小核心筒配筋，同时增加建筑使用空间。

楼层层高差异不宜过大，否则会造成结构发生刚度突变，对抗震不利。

附图说明

图1为本框架核心筒结构的布局示意图。

具体实施方式

以下通过具体实施例进一步说明本发明。

如图1所示，一种框架核心筒结构，将整栋建筑结构划分为上部结构1、中部结构2和下部结构3三段，其中，下部结构3是指建筑的裙楼部分（一般情况下5层及5层以下），上部结构1是指建筑顶层往下1~8层，其余为中部结构2，其中，上部结构1和下部结构3中的楼层层高高于初始楼层设计标高5%~20%，中部结构2中的楼层层高低于初始楼层设计标高5%~20%。

本框架核心筒结构的设计思路是：根据框架-核心筒结构的变性特点，最大层间位移出现在结构中部，因此在结构设计时，增大整栋结构的中部刚度，达到减小层间位移的目的。根据上述目的，对整栋结构中的下部结构和上部结构，增大层高来适当减少结构的刚度，增大建筑使用空间；结构中部因框架和核心筒相互约束较弱，层间位移相对较大，因此对结构中部适当减小层高，增加楼层层数，以增加结构刚度，增加建筑使用面积，减少核心筒筒体厚度及核心筒钢筋使用量。本方案中，建筑上部、中部和下部位置是相对的，没有明确的界限，建筑上部层高、中部层高和下层层高也是相对的。

采用该方法，可以使核心筒剪力墙厚度适当减小，不但减少混凝土使用量，同时增加建筑使用空间。

技术特征：

技术总结
本发明涉及高层建筑的结构设计领域，具体是一种节约钢筋、混凝土且受力合理的框架核心筒结构布置形式；其特征是：将整栋建筑结构划分为上部结构、中部结构和下部结构三段，其中，下部结构是指建筑的裙楼部分，上部结构是指建筑顶层往下1~8层左右，其余为中部结构，其中，上部结构和下部结构中的楼层层高高于初始楼层设计标高5%~20%，中部结构中的楼层层高低于初始楼层设计标高5%~20%。采用该方法，可以使核心筒剪力墙厚度适当减小，不但减少混凝土使用量，减少核心筒剪力墙钢筋使用量，同时增加建筑使用空间。

技术研发人员：张照琪;侯宪伟;张延彬;吴臻;徐彬;周世荣;田伟
受保护的技术使用者：中国二十冶集团有限公司
技术研发日：2018.11.30
技术公布日：2019.02.15